CN109581311A - 雷达功能测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达功能测试系统及其测试方法，其中，该系统包括上位机、雷达回波模拟器及动力模拟系统；其中，上位机用于运行场景仿真软件，以搭建目标物模型和本车模型；雷达回波模拟器用于根据目标物的特征信息模拟出目标物的波形，并将目标物的波形发送给待测雷达；待测雷达在接收目标物的波形后，向动力模拟系统反馈用于控制本车模型动作的决策控制信号，根据决策控制信号验证待测雷达的功能特性。本发明提供的雷达功能测试系统及其测试方法，实现了多方向多目标场景的模拟，提升了模拟目标物的稳定性。

Description

雷达功能测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种雷达功能测试系统及其测试方法。

背景技术

道路安全已成为道路交通系统所面临的全球性的挑战。由于各国汽车安全标准的不断提高，导致主动安全技术高级驾驶辅助系统(ADAS)近年来呈快速发展趋势。

对于目标识别技术，工作原理的不同，主要基于超声波、激光、图像、毫米波这几种方式实现。基于成本，对恶劣环境条件下的可靠性，以及目标识别性能等需求的综合考量，汽车毫米波雷达已成为推动这一领域的关键因素。

目前，基于毫米波的车载无线电技术已有多种实现方式，相关模组业已在实际车辆中得到应用。与此同时，由于国内道路设施复杂，楼宇结构繁多，车辆密度较大等情况，造成了车辆行驶场景下基于毫米波的无线电技术与传统毫米波安全辅助无线电技术在性能要求方面存在一定差异。目前，应用于汽车驾驶领域的毫米波无线电技术的测试方法标准研究在国内尚属空白。在从事智能网联汽车研究与行业发展的各个行业协会、团体标准试点单位都在开展相关的实验室测试方案与标准的研究，以解决目前测试的主要问题：

1.难以实现极限工况测试。比如对撞工况下，只能进行单车运动对撞测试，碰撞速度有限，而在一些极限工况如相对速度大于200km/h(分别以100km/h速度对向行驶)很难实现。对雷达系统建立完整的信号测试体系，可进行极限或危险条件下的测试，而不会对人员或车辆造成危害极限情况。

2.难以实现定量的可重复性测试。道路试验或试验场测试难以保证测试的重复精度。雷达系统测试需要模拟被控对象的各种工况和输入信号间的各种状态组合关系，特别雷达系统在实际工作中会面临到复杂的物理环境与电磁环境，比如对向行驶车辆同时发送雷达信号，或者在基站、气象雷达等射频系统附近时的工作性能影响。

3.道路试验对场景的测试效率低。建立多目标多对象的场景时，无论测试场地或是道路试验，构建场景需要大量的准备与协调工作，对于需要多次重复的疲劳性测试很难实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种雷达功能测试系统及其测试方法，以解决上述现有技术中的问题，实现多方向多目标场景的模拟，提升模拟目标物的稳定性，同时通过将目标物信息直接传送给待测雷达，实现对待测雷达功能特性的测试。

本发明提供了一种雷达功能测试系统，其中，包括：

上位机，用于运行场景仿真软件，以搭建目标物模型和本车模型；

雷达回波模拟器，用于根据所述目标物的特征信息模拟出所述目标物的波形，并将所述目标物的波形发送给待测雷达；

动力模拟系统，所述待测雷达接收所述目标物的波形后，向所述动力模拟系统反馈用于控制所述本车模型动作的决策控制信号，根据所述决策控制信号验证所述待测雷达的功能特性。

如上所述的雷达功能测试系统，其中，优选的是，所述雷达回波模拟器包括：

信号模拟单元，信号模拟单元用于模拟出所述目标物的特征信息的波形；

变频模块，用于将高频段雷达波转化为在射频线中传输的中频段雷达波，再将所述中频段雷达波转化为高频段雷达波对外发射；

第一收发天线，用于发射所述射频线中通过所述变频模块转化后的高频段雷达波；

电磁暗室，用于屏蔽外界环境中的电磁波，所述待测雷达设置在所述电磁暗室中。

如上所述的雷达功能测试系统，其中，优选的是，所述电磁暗室的内壁上设置有吸波材料；

所述第一收发天线固定设置在所述电磁暗室的内壁上。

如上所述的雷达功能测试系统，其中，优选的是，所述雷达回波模拟器还包括用于驱动所述待测雷达转动的转动装置，所述转动装置设置在所述电磁暗室中。

如上所述的雷达功能测试系统，其中，优选的是，所述转动装置上设置有角度刻度盘。

如上所述的雷达功能测试系统，其中，优选的是，所述电磁暗室中还设置有第二收发天线和滑动装置，所述滑动装置在以所述转动装置为中心的设定圆周上滑动，所述第二收发天线设置在所述滑动装置上。

本发明还提供了一种雷达测试方法，其中，包括如下步骤：

通过场景仿真软件搭建目标物模型和本车模型；

根据所述目标物的特征信息模拟出所述目标物的波形，并将所述目标物的波形发送给待测雷达；

所述待测雷达接收所述目标物的波形后，反馈用于控制所述本车模型动作的决策控制信号；

根据所述决策控制信号验证所述待测雷达的功能特性。

如上所述的雷达测试方法，其中，优选的是，所述根据所述目标物的特征信息模拟出所述目标物的波形，并将所述目标物的波形发送给待测雷达，具体包括：

通过信号模拟单元模拟出所述目标物的特征信息的波形；

将所述波形的高频段雷达波转化为在射频线中传输的中频段雷达波；

将所述中频段雷达波转化为高频段雷达波后，通过第一收发天线对外发射。

如上所述的雷达测试方法，其中，优选的是，所述根据所述目标物的特征信息模拟出所述目标物的波形，并将所述目标物的波形发送给待测雷达，具体包括：

模拟出一个目标物的距离信息波形、速度信息波形和雷达反射截面积信息波形；

转动所述待测雷达，以模拟出所述待测雷达与所述目标物之间的角度信息波形；

通过第一收发天线将所述目标物的距离信息波形、速度信息波形、雷达反射截面积信息波形和角度信息波形发送给所述待测雷达。

如上所述的雷达测试方法，其中，优选的是，所述根据所述目标物的特征信息模拟出所述目标物的波形，并将所述目标物的波形发送给待测雷达，具体包括：

模拟出两个目标物的距离信息波形、速度信息波形和雷达反射截面积信息波形；

转动所述待测雷达，以模拟出所述待测雷达与所述第一目标物之间的角度信息波形；

通过第一收发天线将所述第一目标物的距离信息波形、速度信息波形、雷达反射截面积信息波形和角度信息波形发送给所述待测雷达；

在以所述待测雷达为中心的设定圆周上移动第二收发天线，以模拟出所述待测雷达与所述第二目标物之间的角度信息波形；

通过第二收发天线将所述第二目标物的距离信息波形、速度信息波形、雷达反射截面积信息波形和角度信息波形发送给所述待测雷达。

本发明提供的雷达功能测试系统及其测试方法，通过上位机对目标物的仿真模拟，消除了在实际测试场或道路试验中的局限性；而通过设置雷达回波模拟器，可以实现模拟出目标物模型所被赋予的距离、速度、雷达反射截面积(RCS)等的信息波形，同时可以建立各种不同波形的组合关系，此外也消除了实际工作中面临的复杂的物理环境和电磁环境所带来的影响。

进一步地，通过设置转动装置、滑动装置，第一收发天线及第二收发天线，实现了单方向目标场景及双方向目标场景的模拟，同时实现了自动化测试，提升了测试准确度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的雷达功能测试系统的结构框图；

图2为电磁暗室内部示意图；

图3为本发明实施例提供的雷达功能测试方法的流程图。

附图详细说明：

100-电磁暗室 110-吸波材料 200-待测雷达

300-转动装置 400-滑动装置 500-第一收发天线

600-第二收发天线

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例提供了一种雷达功能测试系统，其包括上位机、雷达回波模拟器及动力模拟系统；其中，上位机用于运行场景仿真软件，以搭建目标物模型和本车模型；雷达回波模拟器用于根据目标物的特征信息模拟出目标物的波形，并将目标物的波形发送给待测雷达；待测雷达在接收目标物的波形后，向动力模拟系统反馈用于控制本车模型动作的决策控制信号，根据决策控制信号验证待测雷达的功能特性。

本发明实施例提供的雷达功能测试系统，通过上位机对目标物的仿真模拟，消除了在实际测试场或道路试验中的局限性；而通过设置雷达回波模拟器，可以实现模拟出目标物模型所被赋予的距离、速度、雷达反射截面积(RCS)等的信息波形，同时可以建立各种不同波形的组合关系，此外也消除了实际工作中面临的复杂的物理环境和电磁环境所带来的影响。而根据动力模拟系统根据上述各波形发出的决策控制信号，并进一步反映在本车模型的动作上，实现了对待测雷达功能特性的验证。

进一步，雷达回波模拟器包括：信号模拟单元、变频模块、第一收发天线和电磁暗室；其中，信号模拟单元用于模拟出目标物的特征信息的波形；变频模块用于将高频段雷达波转化为在射频线中传输的中频段雷达波，再将中频段雷达波转化为高频段雷达波对外发射；第一收发天线用于发射射频线中通过变频模块转化后的高频段雷达波；电磁暗室用于屏蔽外界环境中的电磁波，待测雷达设置在电磁暗室中。

由上述可知，信号模拟单元用于模拟出目标物的特征信息的波形，其中，与目标物特征信息对应的波形可以包括距离信息波形、速度信息波形、角度信息波形及雷达发射截面积(RCS)信息波形。其中，具体可以通过延迟测距的原理获得距离信息，通过多普勒频移测速获得速度信息，通过相位测角获得角度信息，通过信号功率大小测RCS获得雷达发射截面积信息。需要说明的是，对于距离信息波形的模拟，由于波以光速传播，在延迟测距方式中，对距离的模拟延迟需要控制的越小越好，目前，在短距离(90m以内)的模拟是以通过缠绕延时线模拟；而对于远距离(90m以外)模拟，则通过数字调制模拟。距离模拟的越小，能够实现的场景就越多，同时也越能够贴近实际场景。

此外，由于雷达模拟器发射的是高频段雷达波(77GHz)，无法直接在射频线中传输，因此需要变频模块将高频段雷达波转化为中频段雷达波传输，最后再转化为高频段雷达波通过收发天线发射出去。可以理解的是，上述第一收发天线可以用来接收与发射雷达的信号。

如图2所示，电磁暗室100的内壁上可以设置有吸波材料110，由此可以通过吸波材料110来屏蔽外界环境的电磁干扰，保证测试结果的精度；其中，第一收发天线500固定设置在电磁暗室100的内壁上。

需要说明的是，在目标物模拟中，例如距离、速度及RCS均可以通过信号处理的方式实现，但是根据雷达测角的原理，雷达模拟器的目标角度模拟并不能通过信号处理的方式实现。因此，在本实施例中，通过转动装置300，使待测雷达200随转动装置300同步转动，实现了待测雷达200和第一收发天线500之间相对角度关系的调节和确定，从而实现了对目标角度的模拟。

可以理解的是，为了能够对待测雷达200进行标定以及记录待测雷达200的转动角度，转动装置300上可以设置有角度刻度盘。

具体地，在单方向目标模拟场景中，即待测雷达200与一个目标车辆模拟场景中，可以通过上位机运行场景仿真软件，搭建一个目标车辆的模型，并定义该目标车辆的特征信息，如距离、速度及RCS；通过雷达回波模拟器模拟出上述距离、速度及RCS信息的波形，再通过转动装置300带动待测雷达200转动，以模拟出待测雷达200与目标车辆之间的角度信息波形，从而可以完成对单方向目标模拟场景的模拟；当待测雷达200接收到上述波形后，可以通过CAN向动力模拟系统中的动力学模型发出决策控制信号，以进行转向/制动/油门等相关动作，并将此类动作在场景仿真软件搭建的本次模型中显示出来，从而可以验证待测雷达200的功能特性。

进一步，如图2所示，电磁暗室100中还设置有第二收发天线600和滑动装置400，滑动装置400可以在以转动装置300为中心的设定圆周上滑动，第二收发天线600设置在滑动装置400上。

其中，在双方向目标物模拟场景中，即该场景用于模拟现实车主周围有两个目标车辆的情形，尤其是两个目标车与车主处于不同方向的复杂场景。具体地，可以通过在上位机上运行场景仿真软件，搭建出两个目标车辆的模型，并定义两个目标车辆的特征信息，如距离、速度及RCS；通过雷达回波模拟器模拟出上述距离、速度及RCS信息的波形；然后，通过转动装置300带动待测雷达200转动，以模拟出待测雷达200与其中一个目标车辆之间的角度信息波形；同时，通过以转动装置300为中心的设定圆周上移动滑动装置400，以实现待测雷达200与第二收发天线600之间的角度模拟，即实现了模拟出待测雷达200与另一个目标车辆之间的角度信息波形；由此，通过待测雷达200分别与第一收发天线500和第二收发天线600之间角度位置关系的调整，实现了双方向双目标物的场景的模拟。并进一步地，当待测雷达200接收到上述波形后，可以通过CAN向动力模拟系统中的动力学模型发出决策控制信号，以进行转向/制动/油门等相关动作，并将此类动作在场景仿真软件搭建的本次模型中显示出来，从而可以验证待测雷达200的功能特性。

如图3所示，本发明实施例还提供了一种雷达测试方法，其包括如下步骤：

步骤S1、通过场景仿真软件搭建目标物模型和本车模型。

其中，在目标物模型搭建的同时，可以定义目标物模型的距离、速度、RCS等信息，该类信息可以通过CAN通讯协议发送给雷达回波模拟器。

步骤S2、根据目标物的特征信息模拟出目标物的波形，并将目标物的波形发送给待测雷达。

步骤S3、待测雷达接收目标物的波形后，反馈用于控制本车模型动作的决策控制信号。

具体地，可以结合定义的本车模型的信息和待测雷达的决策算法生成决策控制信号，并可以通过CAN发动至动力学模型中，以实现转向/制动/油门等相关动作，并进一步在场景仿真软件所搭建的本车模型上体现出来。

步骤S4、根据决策控制信号验证待测雷达的功能特性。由上述可知，决策控制信号可以通过CAN发动至动力学模型中，以实现转向/制动/油门等相关动作，并进一步在场景仿真软件所搭建的本车模型上体现出来，由此可以实现对待测雷达功能特性的验证。

具体地，步骤S2具体包括：

步骤S21、通过信号模拟单元模拟出目标物的特征信息的波形。

步骤S22、将波形的高频段雷达波转化为在射频线中传输的中频段雷达波。

步骤S23、将中频段雷达波转化为高频段雷达波后，通过第一收发天线对外发射。

进一步，在一种实施例中，步骤S2具体包括：

步骤S201、模拟出一个目标物的距离信息波形、速度信息波形和雷达反射截面积信息波形。

步骤S202、转动待测雷达，以模拟出待测雷达与目标物之间的角度信息波形。

步骤S203、通过第一收发天线将目标物的距离信息波形、速度信息波形、雷达反射截面积信息波形和角度信息波形发送给待测雷达。

具体地，在单方向目标模拟场景中，即待测雷达与一个目标车辆模拟场景中，可以通过上位机运行场景仿真软件，搭建一个目标车辆的模型，并定义该目标车辆的特征信息，如距离、速度及RCS；通过雷达回波模拟器模拟出上述距离、速度及RCS信息的波形，再通过转动装置带动待测雷达转动，以模拟出待测雷达与目标车辆之间的角度信息波形，从而可以完成对单方向目标模拟场景的模拟。当待测雷达接收到上述波形后，可以通过CAN向动力模拟系统中的动力学模型发出决策控制信号，以进行转向/制动/油门等相关动作，并将此类动作在场景仿真软件搭建的本次模型中显示出来，从而可以验证待测雷达的功能特性。

进一步，在另一种实施例中，步骤S2具体包括：

步骤S204、模拟出两个目标物的距离信息波形、速度信息波形和雷达反射截面积信息波形。

步骤S205、转动待测雷达，以模拟出待测雷达与第一目标物之间的角度信息波形。

步骤S206、通过第一收发天线将第一目标物的距离信息波形、速度信息波形、雷达反射截面积信息波形和角度信息波形发送给待测雷达。

步骤S207、在以待测雷达为中心的设定圆周上移动第二收发天线，以模拟出待测雷达与第二目标物之间的角度信息波形。

步骤S208、通过第二收发天线将第二目标物的距离信息波形、速度信息波形、雷达反射截面积信息波形和角度信息波形发送给待测雷达。

具体地，在双方向目标物模拟场景中，即该场景用于模拟现实车主周围有两个目标车辆的情形，尤其是两个目标车与车主处于不同方向的复杂场景。具体地，可以通过在上位机上运行场景仿真软件，搭建出两个目标车辆的模型，并定义两个目标车辆的特征信息，如距离、速度及RCS；通过雷达回波模拟器模拟出上述距离、速度及RCS信息的波形；然后，通过转动装置带动待测雷达转动，以模拟出待测雷达与其中一个目标车辆之间的角度信息波形；同时，通过以转动装置为中心的设定圆周上移动滑动装置，以实现待测雷达与第二收发天线之间的角度模拟，即实现了模拟出待测雷达与另一个目标车辆之间的角度信息波形；由此，通过待测雷达分别与第一收发天线和第二收发天线之间角度位置关系的调整，实现了双方向双目标物的场景的模拟。并进一步地，当待测雷达接收到上述波形后，可以通过CAN向动力模拟系统中的动力学模型发出决策控制信号，以进行转向/制动/油门等相关动作，并将此类动作在场景仿真软件搭建的本次模型中显示出来，从而可以验证待测雷达的功能特性。

本发明实施例提供的雷达功能测试系统及其测试方法，通过上位机对目标物的仿真模拟，消除了在实际测试场或道路试验中的局限性；而通过设置雷达回波模拟器，可以实现模拟出目标物模型所被赋予的距离、速度、雷达反射截面积(RCS)等的信息波形，同时可以建立各种不同波形的组合关系，此外也消除了实际工作中面临的复杂的物理环境和电磁环境所带来的影响。

进一步地，通过设置转动装置、滑动装置，第一收发天线及第二收发天线，实现了单方向目标场景及双方向目标场景的模拟，同时实现了自动化测试，提升了测试准确度。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种雷达功能测试系统，其特征在于，包括：

上位机，用于运行场景仿真软件，以搭建目标物模型和本车模型；

雷达回波模拟器，用于根据所述目标物的特征信息模拟出所述目标物的波形，并将所述目标物的波形发送给待测雷达；

动力模拟系统，所述待测雷达接收所述目标物的波形后，向所述动力模拟系统反馈用于控制所述本车模型动作的决策控制信号，根据所述决策控制信号验证所述待测雷达的功能特性。

2.根据权利要求1所述的雷达功能测试系统，其特征在于，所述雷达回波模拟器包括：

信号模拟单元，信号模拟单元用于模拟出所述目标物的特征信息的波形；

变频模块，用于将高频段雷达波转化为在射频线中传输的中频段雷达波，再将所述中频段雷达波转化为高频段雷达波对外发射；

第一收发天线，用于发射所述射频线中通过所述变频模块转化后的高频段雷达波；

电磁暗室，用于屏蔽外界环境中的电磁波，所述待测雷达设置在所述电磁暗室中。

3.根据权利要求2所述的雷达功能测试系统，其特征在于，所述电磁暗室的内壁上设置有吸波材料；

所述第一收发天线固定设置在所述电磁暗室的内壁上。

4.根据权利要求2所述的雷达功能测试系统，其特征在于，所述雷达回波模拟器还包括用于驱动所述待测雷达转动的转动装置，所述转动装置设置在所述电磁暗室中。

5.根据权利要求4所述的雷达功能测试系统，其特征在于，所述转动装置上设置有角度刻度盘。

6.根据权利要求2所述的雷达功能测试系统，其特征在于，所述电磁暗室中还设置有第二收发天线和滑动装置，所述滑动装置在以所述转动装置为中心的设定圆周上滑动，所述第二收发天线设置在所述滑动装置上。

7.一种雷达测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过场景仿真软件搭建目标物模型和本车模型；

根据所述目标物的特征信息模拟出所述目标物的波形，并将所述目标物的波形发送给待测雷达；

所述待测雷达接收所述目标物的波形后，反馈用于控制所述本车模型动作的决策控制信号；

根据所述决策控制信号验证所述待测雷达的功能特性。

8.根据权利要求7所述的雷达测试方法，其特征在于，所述根据所述目标物的特征信息模拟出所述目标物的波形，并将所述目标物的波形发送给待测雷达，具体包括：

通过信号模拟单元模拟出所述目标物的特征信息的波形；

将所述波形的高频段雷达波转化为在射频线中传输的中频段雷达波；

将所述中频段雷达波转化为高频段雷达波后，通过第一收发天线对外发射。

9.根据权利要求7所述的雷达测试方法，其特征在于，所述根据所述目标物的特征信息模拟出所述目标物的波形，并将所述目标物的波形发送给待测雷达，具体包括：

模拟出一个目标物的距离信息波形、速度信息波形和雷达反射截面积信息波形；

转动所述待测雷达，以模拟出所述待测雷达与所述目标物之间的角度信息波形；

通过第一收发天线将所述目标物的距离信息波形、速度信息波形、雷达反射截面积信息波形和角度信息波形发送给所述待测雷达。

10.根据权利要求7所述的雷达测试方法，其特征在于，所述根据所述目标物的特征信息模拟出所述目标物的波形，并将所述目标物的波形发送给待测雷达，具体包括：

模拟出两个目标物的距离信息波形、速度信息波形和雷达反射截面积信息波形；

转动所述待测雷达，以模拟出所述待测雷达与所述第一目标物之间的角度信息波形；

通过第一收发天线将所述第一目标物的距离信息波形、速度信息波形、雷达反射截面积信息波形和角度信息波形发送给所述待测雷达；

在以所述待测雷达为中心的设定圆周上移动第二收发天线，以模拟出所述待测雷达与所述第二目标物之间的角度信息波形；

通过第二收发天线将所述第二目标物的距离信息波形、速度信息波形、雷达反射截面积信息波形和角度信息波形发送给所述待测雷达。